GKYX2A通用液位(水位)控制系统设计方案

GKYX2A/1是通用的双台泵一用一备液位（水位）控制系统设计方案，采用GKY液位传感器和仪表来控制两台水泵的手动、自动。

现在的液位（水位）传感器种类很多，但使用寿命一般不超过三年，而且大部分不能于污水和热水。详细分析可参见本文附录“各类液位传感器检测原理和性能分析”。GKY液位（水位）传感器可以在污水、清水和温度不高的热水中使用。但在80、90度高温的热水中还是建议采用传统玻璃管液位计加装光电监控探头的方法比较好。为什么选择GKY液位传感器？是因为GKY液位（水位）传感器是目前液位传感器市场上唯一一款敢于承诺三年内包换的液位传感器。

GKYX2A/1水泵控制箱采用直接启动方式，具有液位显示，供水排水选择，手动、自动控制双台泵，手动自动转换的功能。其中，A为水泵功率等级。直接启动一般用于功率较小的水泵，如小于22KW。因为功率大的水泵，直接启动会对电网产生冲击波，影响周围的用电同时对电机也会造成伤害，影响水泵寿命。所以功率较大的水泵可以通过软启方式或变频方式启动。GKYX2A/1具体设计方案如下：

1、GKYX2A/1控制箱一般配上限、下限2个GKY液位传感器，如果需要配更多，则在其后标注传感器数量就可以了。如需要配4个传感器，则在其后增加标注“-4T”。如果不标传感器数量则默认为2个传感器。

2、该控制箱具有排水或供水选择功能。选择排水型则高液位启动，低液位停泵。选择供水型则低液位启动，高液位停泵。

3、GKY液位传感器适用于污水、清水和70°C以下的热水。如果要用于控制高温热水，则需采用传统玻璃管液位计加装光电监控探头的方式,在其后加标“-BLR”。

4、一用一备就是转换开关打在中间位置时，双台泵可以手动控制。转换开关打在左边位置时，1号泵自动。转换开关打在右边位置时，2号泵自动。

5、如果需要配通讯接口的仪表，则在其后加标传感器数量和“TR”。比如，3个传感器加标“-3TR”，4个传感器加标“-4TR”等。这类控制箱的仪表支持MODBUS通信协议，具有RS485接口。每台仪表具有唯一的地址标识，上位机根据地址发查询指令，该仪表可以返回水泵控制箱的运行状态和液位信息。例如地址为ox81的仪表，上位机发送数据0x810x030x000x200x00 0x01给仪表，仪表会返回运行状态和液位信息，如液位的高度、水泵的运行状态、是否有故障等等，具体可以参考相应仪表协议说明书。如果该控制箱配DTU远程控制单元，则可以将信号上传网络，可以通过手机直接控制水泵的开关。

6、GKYX2A/1液位控制箱设计原理图

A 为水泵功率等级，具体见下表：A 12

345水泵功率等级（KW ）0.75 1.1 1.52.234

5.515

111518.5223037455575该设计原理图同时适用于GKYX2A/1-2TR 、GKYX2A/1-BLR ，具体如下图：

附录、各类液位传感器检测原理和性能分析

液位控制/水位控制的核心在于液位传感器，它决定了液位控制系统的可靠性、稳定性及使用寿命。液位控制显示仪表做得好坏，可以起到景上添花的作用，可以增加很多功能，但并不是决定液位控制系统寿命的核心。目前大部分液位传感器在清水中使用寿命最长。一般一年多，好一点的两年，一般不超过三年，差的仅几个月。在热水中绝大部分液位传感器不能使用，在污水中液位传感器的使用寿命会大打折扣。所以，现有的液位自动控制系统使用寿命一般就是一两年，这和现代微电子技术的发展形成鲜明对比。现代微电子技术如我们的冰箱彩电等使

*该液位控制系统可以配2-5个GKY 液位传感器，且只需要铺设2根BV2.5的远传导线到水箱、水井或水池边，传输距离可达十几公里。

用寿命至少都在七八年以上。下面我们对现有液位传感器技术，如电极式、光电式、GSK/UQK/GKY、压力传感器、超声波传感器等的原理和性能分析一下。

一、电极式液位控制/水位控制原理

电极式是最早的液位控制/水位控制方式，其控制原理很简单：因为水是导体，有水的时候两个电极间导电，交流接触器吸合。图1.1为电极式在水中控制原理示意图。但是电极在水中会分解而且会吸附很多杂质。如果不及时清理，电极就会失去作用。所以电极式液位传感器在清水中使用也只有几个月的寿命，在污水和热水中均不能使用。电极式液位控制技术，简单便宜，但使用寿命较短。为了弥补电极式液位控制技术的缺陷，人们想办法将电极和水分离出来，于是出现了干簧管，形成了UQK和GSK两种液位控制技术。

二、UQK液位控制/水位控制原理

干簧管将电极触点密封在玻璃管内，接近磁铁，触点就会吸合。所以人们在浮球里放一块磁铁和上、下两个干簧管，通过导线将浮球固定于水池中，如图2.1。这就是UQK的液位控制/水位控制方式。当水池无水的时候，浮球下垂，磁铁在下限干簧管处，故下限干簧管吸合。当水池有水的时候如图2.2，浮球上翻，磁铁在上限干簧管处，故上限干簧管吸合。将干簧管触点串接交流接触器，就可以控制水泵启动，见图2.3。这种方式依靠水的浮力使浮球上下翻转，上限、下限间的距离依据导线的长度来决定。由于要考虑耐流问题，导线不能太细。同时导线使用一段时间后，变得僵化发硬，翻转很不灵活。于是浮子翻转有时高一点，有时低一点，上下限位置很不准确。于是出现了定位准确的GSK方式。

三、GSK液位控制/水位控制原理

GSK也采用干簧管，它将干簧管固定在管壁内固定的位置。浮子随着浮力沿着管壁上下滑动，见图3.1。浮子内有磁铁，经过干簧管时，触点吸合。干簧管触点也是直接串接交流接触器，可以控制水泵启动，见图3.2。GSK上下限位置精确，但管壁不能有脏东西，安装不能倾斜（小于30°），否则会影响浮子的上下移动。干簧管使用的环境温度不能过高，管壁和浮子之间仅1mm左右的缝隙，很容易被脏东西卡住。所以GSK也不适用于污水和热水。

以上为传统的液位控制/水位控制方式，可直接接220V或380V交流电，属于强电产品。但是，直接使用强电，电极插在水中很不安全。而干簧管因水位波动，触点频繁吸合，使用寿命大幅降低。于是，出现了直接采用弱电的几种液位控制/水位控制方式。

四、压力传感器

压力式液位传感器利用液体压力来检测液位，它将压力模拟量通过量化转化为数字显示。其间的传输距离不能太远，最好在200米以内，且需要屏蔽线传输。因为存在量化、电流飘移